Produkcja przemysłowa
Jak zakłady produkcyjne mogą wykorzystać technologię RFID do zapewnienia przejrzystości produkcji i śledzenia zasobów
W scenariuszach produkcji przemysłowej tradycyjne systemy kodów kreskowych w coraz większym stopniu nie są w stanie sprostać potrzebom gromadzenia danych w czasie rzeczywistym-w zakresie-przepływu o wysokiej częstotliwości, złożonych procesów i współpracy-na wielu stacjach. Zwłaszcza w branżach takich jak części samochodowe, obróbka skrawaniem, produkcja form, montaż elektroniki, formowanie wtryskowe, kable, akumulatory oraz magazynowanie i logistyka wiele firm ponownie ocenia wartość wdrożenia RFID (identyfikacji częstotliwości radiowej) w warunkach przemysłowych.
Dla przedsiębiorstw produkcyjnych technologia RFID nie jest po prostu ulepszeniem mającym na celu „zastąpienie skanerów kodów kreskowych”, ale raczej podstawowym systemem gromadzenia danych, który zapewnia automatyczną identyfikację i przesyłanie informacji zwrotnych dotyczących „przedmiotów obrabianych, sprzętu, personelu, narzędzi, pół{0}}produktów i WIP (produkcji w toku).
Firma Xminnov od dawna dostarcza znaczniki RFID, czytniki przemysłowe, znaczniki anty{0}}metalowe, znaczniki odporne na wysokie-temperatury oraz rozwiązania w zakresie automatycznej identyfikacji dla sektora produkcji przemysłowej. Poniższa analiza przedstawi specyficzną logikę zastosowania RFID w zarządzaniu przemysłem, zaczynając od rzeczywistych-scenariuszy produkcji przemysłowej.
Dlaczego produkcja przemysłowa w coraz większym stopniu opiera się na technologii RFID?
Luki w danych w zakładach produkcyjnych zwykle pojawiają się na następujących etapach: niemożność potwierdzenia ruchu przedmiotu obrabianego w czasie rzeczywistym, opóźnienie danych systemowych, niedokładne ilości produktów, niemożliwe do wyśledzenia pozycje form i narzędzi oraz wysoki odsetek pominiętych skanów podczas ręcznego skanowania kodów kreskowych. Jest to szczególnie prawdziwe w warsztatach produkcyjnych-wieloprocesowych, gdzie pojedynczy przedmiot może zostać poddany: surowcowi → obróbce CNC → czyszczeniu → obróbce cieplnej → malowaniu → montażowi → kontroli → pakowaniu.
Jeśli podstawową metodą pozostaje ręczne skanowanie kodów kreskowych, pojawia się wiele problemów: brak skanów na stacjach roboczych, zanieczyszczenie kodów kreskowych, opóźnienia w przesyłaniu danych i luki w identyfikowalności partii.
Podstawową wartością RFID jest automatyczna identyfikacja partii bez konieczności wizualnego dopasowania. Oznacza to, że systemy RFID mogą w dalszym ciągu zapewniać stabilne gromadzenie danych nawet na-szybkich liniach przenośnikowych, zautomatyzowanych liniach produkcyjnych, obsłudze pojazdów AGV i zamkniętych skrzynkach obrotowych.
Typowe scenariusze zastosowania RFID w produkcji przemysłowej
1. Śledzenie-pracy w-procesie (WIP).
Największą bolączką tradycyjnych systemów MES jest to, że status produkcji zarejestrowany w systemie nie odzwierciedla rzeczywistego stanu-na miejscu. Na przykład system może pokazać, że przedmiot wszedł na stację lakierniczą, ale nadal może utknąć w obszarze obróbki cieplnej, zwykle dlatego, że nie został zeskanowany ręcznie.
W rozwiązaniach RFID palety detali lub skrzynie obrotowe opatrzone są unikalnymi kodami EPC. Gdy przedmiot obrabiany ze znacznikiem RFID przejdzie przez czytnik, system automatycznie aktualizuje jego aktualną lokalizację. Osoby nadzorujące produkcję mogą w czasie rzeczywistym widzieć bieżący proces, czas oczekiwania, nietypowe opóźnienia, czas cyklu produkcyjnego i ilość pracy-w-procesie, co ma kluczowe znaczenie dla zmniejszenia przeciążenia linii produkcyjnej.
2. Zarządzanie narzędziami i mocowaniami
W produkcji częstymi problemami są utracone formy i niedopasowane narzędzia, zwłaszcza w warsztatach spawania samochodowego, formowania wtryskowego, obróbki CNC i-odlewnictwa ciśnieniowego. Wiele osprzętu narzędziowego jest narażonych na działanie środowiska zawierającego olej, metale, wysokie temperatury i uderzenia przez dłuższy czas, co sprawia, że zwykłe znaczniki nie nadają się do długotrwałego-użytkowania.
Dlatego w obiektach przemysłowych zazwyczaj stosuje się-metalowe znaczniki RFID, znaczniki odporne na wysoką-temperaturę i znaczniki mocujące za pomocą śrub. Po ustaleniu unikalnego identyfikatora dla każdej formy umożliwia: statystykę zużycia, przypomnienia o cyklach konserwacji, ewidencję wypożyczeń i zwrotów oraz zapobieganie nieprawidłowej produkcji form.
Niektóre fabryki motoryzacyjne łączą nawet RFID z MES (systemem realizacji produkcji); w przypadku wykrycia na stanowisku pracy nieprawidłowej formy, uruchomienie urządzenia jest natychmiast uniemożliwiane.
3. Planowanie AGV i logistyki
Pojazdy AGV stają się coraz bardziej powszechne w produkcji przemysłowej. Jednak głównym problemem w planowaniu pojazdów AGV jest automatyczna identyfikacja docelowych pojazdów i ich lokalizacji.
Wdrożenie technologii RFID w obszarach takich jak punkty orientacyjne, skrzynki na zakupy, palety i strefy buforowe umożliwia pojazdom AGV automatyczne wykonywanie zadań, takich jak pozycjonowanie, potwierdzanie zadań, przełączanie tras i identyfikacja materiałów po odczytaniu znaczników RFID.
4. Zarządzanie majątkiem przemysłowym
Wiele firm produkcyjnych boryka się nie z zapasami, ale z „ruchomymi aktywami”, które są często przenoszone.
Tradycyjne zarządzanie w programie Excel często skutkuje problemami, takimi jak brak sprzętu, zduplikowane zakupy i wygasłe kalibracje.
Do zarządzania zasobami RFID zazwyczaj wykorzystuje się-metalowe znaczniki UHF, stacjonarne czytniki i podręczne urządzenia PDA w celu automatyzacji kontroli zapasów, alarmów dostępu do obszaru, rejestrowania żywotności sprzętu i rejestracji użytkowników. W niektórych fabrykach wydajność zapasów można skrócić z 6 godzin do 20 minut.
Jak wdrożyć system RFID w produkcji przemysłowej
Krok 1: Potwierdź odległość odczytu i środowisko
Wiele niepowodzeń projektów przemysłowych RFID nie wynika z problemów z oprogramowaniem, ale raczej z nieprawidłowego wyboru znaczników.
Przed ponownym wdrożeniem tagów należy potwierdzić następujące kwestie:
Czy jest to środowisko metaliczne?
Czy jest w wysokiej temperaturze?
Czy jest obecny płyn?
Czy wymagane jest czytanie-na odległość?
Czy jest to środowisko, w którym-przemieszczasz się szybko?
*Czy występują zakłócenia elektromagnetyczne?
Pomoże to wybrać właściwy typ tagu.
Krok 2: Określ pasmo częstotliwości.
Typowe pasma częstotliwości w produkcji przemysłowej:
RFID UHF (860-960 MHz)
Nadaje się do magazynowania, śledzenia WIP, pojazdów AGV i zarządzania logistyką.
Zalety: Duża odległość odczytu, umożliwia identyfikację partii, nadaje się do automatyzacji.
KF/NFC (13,56 MHz)
Nadaje się do: potwierdzania-bliskiego zasięgu stacji roboczej, zapobiegania nieprawidłowej obsłudze, łączenia narzędzi.
Zalety: Bardziej stabilny wobec zakłóceń płynnych, kontrolowany obszar odczytu.
Krok 3: Wdróż czytniki.
Czytniki stacjonarne są zwykle instalowane w obszarach takich jak linie przenośników, drzwi magazynów, zautomatyzowane systemy przechowywania i wyszukiwania (AS/RS) oraz stacje AGV w warunkach przemysłowych.
Ręczne urządzenia PDA służą do inspekcji, inwentaryzacji zasobów i sprawdzania anomalii.
Często zadawane pytania: Problemy techniczne w projektach RFID w produkcji przemysłowej
P: Dlaczego odległość odczytu nagle się zmniejsza, gdy znacznik RFID jest zainstalowany na metalowym przedmiocie?
Odp.: Jest to typowy problem z przestrojeniem anteny. Zwykłe znaczniki RFID działają w oparciu o rezonans anteny.
Gdy znacznik znajduje się blisko metalu: pole elektromagnetyczne jest pochłaniane i odbijane przez metal, co powoduje: zmiany impedancji anteny, przesunięcie częstotliwości rezonansowej i osłabienie echa.
Rozwiązania zazwyczaj obejmują: użycie-metalowych zawieszek, dodanie warstw pianki izolacyjnej, zastosowanie ceramicznych konstrukcji antenowych i dostosowanie kierunku instalacji.
W warunkach przemysłowych różne materiały metalowe (aluminium, stal nierdzewna, stal węglowa) mają różny wpływ na wydajność odczytu.
P: Dlaczego RFID nadal odczytuje po pokryciu powłoką, ale szybkość odczytu znacznie spada?
Odp.: Wiele materiałów powłokowych zawiera proszek metalowy lub materiały przewodzące na bazie węgla-, które wpływają na propagację częstotliwości radiowych. Co więcej, różnice w grubości powłoki zmieniają również odległość pomiędzy kolcem a powierzchnią metalu.
Typowe rozwiązania obejmują zarezerwowanie okna odczytu przed powlekaniem i użycie tagów-o dużym wzmocnieniu.
P: Dlaczego w środowiskach przenośników o dużej prędkości- dochodzi do chybień RFID?
Odp.: Brakujące odczyty w scenariuszach-z dużą szybkością zwykle nie są problemem ze znacznikiem, ale raczej ze znacznikiem wchodzącym w efektywne pole anteny na zbyt krótki czas, zwłaszcza gdy prędkość przenośnika przekracza 2 m/s.
Rozwiązania obejmują zazwyczaj: użycie wielu anten w celu zapewnienia pokrycia, zmniejszenie obszaru odczytu, poprawę kontroli sesji, dostosowanie parametrów wartości Q-i użycie anten wąsko-wiązkowych.
Niektóre projekty przemysłowe wykorzystują również czujniki fotoelektryczne do wyzwalania odczytów.
P: Czy obecność licznych metalowych półek w środowiskach przemysłowych doprowadzi do-czytania krzyżowego?
Odp.: Tak, szczególnie w środowiskach magazynowych.
Sygnały RF po odbiciu od metalu będą rozprzestrzeniać się wieloma ścieżkami. Może to skutkować odczytaniem tagów z obszarów innych niż obszar docelowy.
Rozwiązania obejmują: dostosowanie polaryzacji anteny, zmniejszenie mocy transmisji, dodanie materiałów pochłaniających, zastosowanie anten kierunkowych i przeprojektowanie obszaru odczytu.
W przypadku firmy Xminnov bardziej interesuje nas-długoterminowa stabilność technologii RFID w złożonych środowiskach przemysłowych, a nie tylko parametry laboratoryjne. Ponieważ tym, co naprawdę decyduje o długoterminowym-eksploatacji projektu przemysłowego, często jest:
Struktura opakowania znacznika
Możliwość dostosowania metalu
Wysoka-stabilność temperaturowa
Projekt przeciwzakłóceniowy-polowy
Możliwość wspólnego czytania na wielu-urządzeniach
Na tym właśnie polega największa różnica pomiędzy przemysłowymi projektami RFID a zwykłymi projektami tagów magazynowych.